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Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, mit einer Manteleinheit, die zur axial verschiebbaren Aufnahme eines Mantelrohrs vorgesehen ist, in welchem eine Lenkwelle um ihre Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Manteleinheit einen das Mantelrohr umgreifenden Klemmabschnitt aufweist, der zumindest eine radial nach innen vorstehende Klemmfläche umfasst, die sich in Richtung der Drehachse erstreckt und mit einer Außenflächen des Mantelrohrs mittels einer Fixiereinrichtung in Kontakt bringbar ist, wobei die Klemmfläche einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweist.
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Aus der
JP 2014 104 912A ist eine Lenksäule der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Manteleinheit Klemmflächen aufweist, die mit dem Mantelrohr in Klemmkontakt anbringbar sind, wobei die Klemmenflächen parallel zur Längsachse ausgerichtet sind. Nachteil dieser Lösung ist es, dass der Klemmkontakt nicht gleichmäßig erfolgt, da die von der Fixiereinrichtung weiter beabstandeten Klemmflächenabschnitte gegenüber weniger beabstandeten Klemmflächenabschnitten ungleichmäßig zusammengespannt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lenksäule der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte und gleichmäßigere Kontakt zwischen dem Mantelrohr und der Manteleinheit aufweist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung steht der eine Endbereich weiter radial nach innen vor als der andere Endbereich. Diese Maßnahme bietet den Vorteil, dass eine gleichmäßigerer Kontakt zwischen Manteleinheit und Mantelrohr bereitgestellt werden kann, so dass die Lenksäule eine höhere Steifigkeit und Eigenfrequenz aufweist, als ohne die erfindungsgemäße Maßnahme.
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In dem Endbereich, der weiter radial nach innen vorsteht, weist die Manteleinheit einen gegenüber dem anderen Endbereich reduzierten Innendurchmesser auf. Mit anderen Worten ist der Durchmesser des Pferchkreises im Endbereich, der weiter radial nach innen vorsteht, kleiner als der Durchmesser des Pferchkreises in dem anderen Endbereich. Unter dem Pferchkreis versteht der Fachmann den maximal eingeschriebenen Kreis in einer Öffnung, d.h. in diesem Fall der Öffnung der Manteleinheit die zur Aufnahme des Mantelrohrs dient.
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Die Fixiereinrichtung kann als eine Zuspannvorrichtung ausgebildet sein, die zwischen einer Freigabestellung und einer Fixierstellung umschaltbar ist, wobei in der Freigabestellung das Mantelrohr relativ zur Manteleinheit verschiebbar ist und in der Fixierstellung das Mantelrohr und die Manteleinheit zueinander festgesetzt sind und nur unter Überwindung einer vorbestimmten Lösekraft gegeneinander verschiebbar sind, wie dies Beispiel in einem Crashfall der Fall sein kann. Eine solche Fixiereinrichtung in Form einer Zuspannvorrichtung kann bei manuellverstellbaren Lenksäulen zum Einsatz kommen.
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Alternativ kann die Fixiereinrichtung als Spielreduktionsvorrichtung ausgebildet sein, um das wirkende Spiel zwischen Mantelrohr und Manteleinheit einzustellen, und dadurch die Verschiebekraft, die notwendig ist, um das Mantelrohr gegenüber der Manteleinheit zu verschieben, auf einen vorbestimmten Wert einzustellen. Die Fixiereinrichtung als Spielreduktionsvorrichtung kann beispielsweise bei motorisch-verstellbaren Lenksäulen zum Einsatz kommen, bei der das Mantelrohr relativ zur Manteleinheit mittels eines motorischen Antriebs erfolgt.
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Die Manteleinheit ist mit einem Chassis eines Kraftfahrzeugs direkt oder indirekt verbindbar. Es kann ein Halter in Form einer Halteeinheit vorgesehen sein, wobei der Halter die Manteleinheit trägt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Manteleinheit gegenüber dem Halter um eine Schwenkachse verschwenkbar ist. Somit kann eine Höhenverstellung realisiert werden.
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In einer ersten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Klemmabschnitt einen Klemmschlitz aufweist, der beim Zuspannen der Fixiereinrichtung verschmälert wird, wodurch das Mantelrohr in der Manteleinheit festklemmbar ist, wobei die zumindest eine Klemmfläche gegenüber der Drehachsrichtung geneigt ausgestaltet ist, so dass die Klemmfläche an einem ersten, von der Fixiereinrichtung weiter entfernten Ende des Klemmabschnitts in radialen Richtung nach innen weiter vorstehen als an einem zweiten, von der Fixiereinrichtung weniger entfernten Ende des Klemmabschnitts. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass beim Zuspannen der Fixiereinrichtung zumindest eine Klemmfläche sowohl am ersten Ende wie auch am zweiten Ende des Klemmabschnitts gleichzeitig mit der Oberfläche des Mantelrohrs in Kontakt kommt und somit das Mantelrohr über die gesamte axiale Ausdehnung des Klemmabschnitts gleichmäßig eingeklemmt wird.
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Unter der Drehachsrichtung ist in Richtung der Drehachse zu verstehen, alternativ kann die Drehachsrichtung auch als Längsrichtung oder Axialrichtung zu verstanden werden.
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In einer ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Klemmflächen an einem lenkradseitigen Ende des Klemmabschnitts radial nach innen weiter vorstehen als an einem der Fahrzeugfront zugewandten Ende des Klemmabschnitts.
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In einer zweiten Ausführungsform, ist es vorgesehen, dass die Klemmfläche an einem der Fahrzeugfront zugewandten Ende des Klemmabschnitts radial nach innen weiter vorstehen als an einem lenkradseitigem Ende des Klemmabschnitts.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist ein Winkel zwischen der Drehachsrichtung und der Schnittlinie einer die Drehachse enthaltenden Ebene mit der zumindest einen Klemmfläche einen Wert größer 0° und kleiner gleich 5° auf. In dem genannten Bereich hängt der ideale Winkel von der genauen Anordnung der Fixiereinrichtung relativ zum Klemmabschnitt und von der Steifigkeit des Klemmabschnitts ab. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Winkel einen Wert zwischen 0,3° und 3° aufweisen.
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In weiter bevorzugter Ausgestaltung sind drei oder vier in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Klemmflächen vorgesehen. Somit sind bevorzugt genau drei oder genau vier Klemmflächen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Bevorzugt sind die Klemmflächen gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnet. Somit kann eine verbesserte Klemmung erreicht werden, da das Mantelrohr gleichmäßig mit der Manteleinheit in Kontakt tritt.
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Um einen noch gleichmäßigeren Kontakt zwischen der zumindest einen Klemmfläche und der zylindrischen Außenfläche des Mantelrohrs zu gewährleisten, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass zumindest eine der Klemmflächen konisch oder tonnenförmig gewölbt ausgestaltet ist. Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass die zumindest eine Klemmfläche konkav oder konvex ausgestaltet ist. Auf diese Weise kommen die Kontaktflächen bereits bei geringen Zuspannkräften in möglichst großflächigen Kontakt mit der Außenfläche des Mantelrohrs.
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Bevorzugt ist die Manteleinheit als Gussbauteil ausgebildet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Manteleinheit mittels eines Thixomoldingverfahrens hergestellt sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine hohe Designfreiheit besteht und nur geringe Abschnitte der Manteleinheit mechanisch nachbearbeitet werden müssen.
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Die Manteleinheit kann aus einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung gebildet sein.
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Die Erfindung umfasst auch eine Manteleinheit für eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs, die zumindest einer gegenüber der Drehachsrichtung geneigte Klemmfläche gemäß einem der Ansprüche 1-6 ausgestaltet ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1: eine erfindungsgemäße Lenksäule für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Darstellung;
- 2: die Lenksäule von 1 in geschnittener Darstellung;
- 3: eine erfindungsgemäße Manteleinheit in einer ersten perspektivischen Darstellung;
- 4: die Manteleinheit von 3 in einer zweiten perspektivischer Darstellung;
- 5 : die Manteleinheit von 3 in einer aufgeschnittenen perspektivischen Darstellung;
- 6: eine Detailansicht des Klemmabschnitts der erfindungsgemäßen Manteleinheit in geschnittener Darstellung;
- 7: eine vereinfachte geschnittene schematisierte Darstellung eines Klemmabschnitts einer erfindungsgemäßen Manteleinheit in einer ersten Ausführungsform;
- 8: eine vereinfachte geschnittene schematisierte Darstellung eines Klemmabschnitts in einer zweiten Ausführungsform;
- 9 : eines Klemmabschnitts in einer dritten Ausführungsform;
- 10 eine vereinfachte geschnittene schematisierte Darstellung eines Klemmabschnitts in einer dritten Ausführungsform.
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Bei der erfindungsgemäßen Lenksäule nimmt eine Manteleinheit 1 ein Mantelrohr 2 verschiebbar auf. Im Mantelrohr 2 ist eine Lenkwelle 3 um ihre Drehachse 5 drehbar gelagert. An einem Endbereich 4 der Lenkwelle 3 kann ein nicht gezeigtes Lenkrad befestigt werden. An dem anderen Endbereich 41 der Lenkwelle 3 ist eine Kopplungsabschnitt zur Kopplung mit einem nicht gezeigten Universalgelenk vorgesehen. Der Endbereich 41 ist mittels eines aus Kunststoff ausgebildeten Stopfens 42 verschlossen, wobei der Stopfen 42 widerhakenförmige Vorsprünge aufweist, die mit einer umlaufenden Nut des Endbereichs 41 zusammenwirken und somit das ungewollte Entfernen des Stopfens 42 aus der Öffnung des Endbereichs 41 der Lenkwelle 3 verhindern. Der Stopfen 42 dient zur Abdichtung der Lenkwelle 3. Um das Lenkrad in Richtung der Drehachse 5 der Lenkwelle 3 verschiebbar zu machen, ist das Mantelrohr 2 in der Manteleinheit 1 axial verschiebbar angeordnet. Um das Mantelrohr 2 nach dem Verstellen zu fixieren, umfasst die Manteleinheit 1 einen Klemmabschnitt 6. Der Klemmabschnitt 6 umschließt das Mantelrohr 2 zumindest teilweise. Die Manteleinheit 1 umfasst einen Klemmschlitz 7, der einen Hauptschlitzabschnitt umfasst, der sich in Richtung der Drehachse 5 erstreckt. Der Klemmabschnitt 6 weist zwei gegenüberliegende Durchgangsöffnungen 8, 9 auf, durch die ein Klemmbolzen 10 einer Fixiereinrichtung 11 hindurchragt. Die Fixiereinrichtung 11 ist mit zwei Hubscheiben 12 versehen, von denen eine mit einem Bedienhebel 13 zusammenwirkt, während die andere drehfest gegenüber einen Halter 15 angeordnet ist.
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Wird der Bedienhebel 13 um die Achse 14 des Klemmbolzens 10 verschwenkt, so fahren die Hubscheiben 12 in Richtung der Achse 14 auseinander, wobei der Klemmabschnitt 6 über den Klemmbolzen 10 zusammengezogen wird, so dass sich die Breite des Klemmschlitzes 7 verkleinert und schließlich das Mantelrohr 2 im Klemmabschnitt 6 eingeklemmt und damit fixiert wird, so dass eine Verschiebung des Mantelrohrs 2 in Richtung der Drehachse 5 der Lenkwelle 3 im Normalbetriebszustand der Lenksäule nicht mehr möglich ist. Der Klemmabschnitt 6 wirkt somit wie eine Klemmschelle. Die eine Hubscheibe weist eine Nockenkontur auf, die mit einer Kurvengeometrie der anderen Hubscheibe zusammenwirkt, wobei bei einer Verdrehung des Bedienhebels 13 um die Achse 14 sich die eine Hubscheibe gegenüber der anderen Hubscheibe verdreht. Durch dieses Verdrehen wird ein Klemmhub in Richtung der Achse 14 bereitgestellt, der das Mantelrohr 2 und die Manteleinheit 1 miteinander verspannt.
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Außerdem wirkt die Fixiereinrichtung 11 mit einem Halter 15 zusammen, der mit dem nicht gezeigten Fahrzeug fest verbindbar ist. Der Halter 15 umfasst zwei zueinander beabstandete Klemmenbacken 16, 17, die nach unten ragen und jeweils mit einem Längsschlitz 18, 19 versehen sind. In dem in 1 gezeigten eingebauten Zustand ragt der Klemmbolzen 10 der Fixiereinrichtung 11 auch durch die beiden Längsschlitze 18, 19 der Klemmbacken 16, 17 des Halters 15. Aufgrund der im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung der Längsschlitze 18, 19 kann der Klemmbolzen 10 über einen gewissen Bereich nach oben oder nach unten geschoben werden, wenn die Fixiereinrichtung 11 mittels des Bedienhebels 13 in den gelösten Zustand gebracht worden ist. Da der Klemmbolzen 10 auch in den Durchgangsöffnungen 8, 9 des Klemmabschnitts 6 steckt, wird zusammen mit dem Klemmbolzen 10 auch der Klemmabschnitt 6 nach oben oder nach unten bewegt. Auf diese Weise ist eine Höhenverstellung der Manteleinheit 1 und des Mantelrohrs 2 relativ zum Halter 15 realisiert.
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Bei zugespannter Fixiereinrichtung 11 wird der Klemmbolzen 10 in der eingestellten Höhe fixiert.
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Die Manteleinheit 1 ist an ihrem vorderen Ende mit einem Halter 20 versehen, der als Blechstanzteil ausgestaltet ist. Der Halter 20 weist zwei Befestigungsöffnungen 21, 22 auf, die zum Durchgang von nicht gezeigten Befestigungsschrauben bestimmt sind, mit denen der Halter 20 an der nicht gezeigten Karosserie des Fahrzeugs befestigbar ist. Die Manteleinheit 11 ist mit zwei Schwenklageröffnungen 23, 24 versehen, über die die Manteleinheit 1 am Halter 20 angelenkt ist. Wird das nicht gezeigte Lenkrad nach oben oder unten verschoben, so schwenkt die Lenkwelle 3 zusammen mit dem Mantelrohr 2 und der gesamten Manteleinheit 1 um die Schwenköffnungen 23, 24.
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Soll die Lenksäule in einer vorgewählten Höhe fixiert werden, so wird dies durch dieselbe Fixiereinrichtung 11 bewirkt, die auch das Mantelrohr 2 gegen unbeabsichtigte Verschiebungen in Richtung der Drehachse 5 der Lenkwelle 3 fixiert. Wird der Bedienhebel 13 in Zuspannrichtung geschwenkt, so klemmt die Fixiereinrichtung 11 die Manteleinheit 1 an den Klemmbacken 16, 17 fest, so dass eine unbeabsichtigte Bewegung der Lenksäule nach oben oder unten verhindert wird.
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Wie man den 3 bis 9 entnehmen kann, ist der Klemmabschnitt 6 mit vier radial nach innen vorspringenden Klemmflächen 25, 26, 27 ,28 versehen, die sich längs in Axialrichtung 5 erstrecken. Beim Zuspannen der Fixiereinrichtung 11 werden die Klemmflächen 25, 26, 27, 28 an die Außenfläche 29 des Mantelrohrs 2 angedrückt, um das Mantelrohr 2 an der Manteleinheit 1 zu fixieren, so dass eine Verschiebung des Mantelrohrs 2 innerhalb der Manteleinheit 1 in Axialrichtung 5 verhindert wird.
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Die Klemmflächen 25, 26, 27, 28 sind gegenüber der Drehachsrichtung 35 , d.h. in Richtung der Drehachse 5, um einen Winkel α geneigt ausgestaltet, wobei sie an einem ersten Ende 30 des Klemmabschnitts 6 in radialer Richtung 32 nach innen weiter vorstehen als an einem zweiten Ende 31 des Klemmabschnitts 6.
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Jede Klemmfläche 25, 26, 27, 28 weist einen ersten Endbereich 300 und einen zweiten Endbereich 310 auf. Als Endbereich ist ein Bereich der jeweiligen Klemmfläche 25, 26, 27, 28 zu verstehen, der sich ausgehend von dem jeweiligen Ende der Klemmfläche aus in Richtung des anderen Endes erstreckt und ein Viertel der gesamten Klemmfläche ausmacht. Somit umfasst jede Klemmfläche 25, 26, 27, 28 einen ersten Endbereich 300, mit einem ersten Viertel der gesamten Klemmfläche, einen Mittelbereich mit Zweiviertel der gesamten Klemmfläche, der sich an den ersten Endbereich 300 anschließt und einen sich an den Mittelbereich anschließenden zweiten Endbereich 310, wobei der zweite Endbereich ein zweites Viertel der gesamten Klemmfläche ausmacht.
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In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist das jeweils erste Ende 30 des Klemmabschnitts 6 das lenkradseitige Ende 30 und das zweite Ende 31 des Klemmabschnitts 6 ist das der Fahrzeugfront zugewandte Ende 31. Dabei können entweder die Klemmflächen 25, 26, 27, 28 an dem lenkradseitigen Ende 30 des Klemmabschnitt 6 in radialer Richtung 32 nach innen weiter vorstehen als an dem der Fahrzeugfront zugewandten Ende 31 des Klemmabschnitts 6 oder die Klemmflächen 25, 26, 27, 28 stehen an dem der Fahrzeugfront zugewandten Ende 31 des Klemmabschnitts 6 in radialen Richtung 32 nach innen weiter vor als an dem lenkradseitigen Ende 30 des Klemmabschnitts 6. Welche Ausführungsform gewählt wird, hängt von der Position der Durchgangsöffnung 8, 9 in Bezug auf die Enden 30, 31 des Klemmabschnitts 6 ab, weil die Durchgangsöffnung 8, 9 die Position der Fixiereinrichtung 11 bestimmt und damit die Angriffsposition der durch die Fixiereinrichtung 11 hervorgerufenen Zuspannkräfte festlegt.
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Von der Position der Durchgangsöffnung in 8, 9 und der Steifigkeit des Klemmabschnitts 6 hängt auch der Wert des Winkels α ab, der Werte zwischen 0° und 5° aufweisen kann. Die 7 und 9 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Klemmflächen 25, 26, 27, 28 an dem lenkradseitigem Ende 30 des Klemmabschnitts 6 in radialer Richtung 32 nach innen weiter vorstehen als an dem der Fahrzeugfront zugewandten Ende 31 des Klemmabschnitts 6.
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Die 8 und 10 zeigen jeweils eine Ausführungsform, bei der eine einzige Klemmfläche 26 an dem der Fahrzeugfront zugewandten Ende 31 des Klemmabschnitts 6 in radialer Richtung 32 nach innen weiter vorstehen als an dem lenkradseitigem Ende 30 des Klemmabschnitts 6. Die Klemmfläche 26 in der 8 und 10 erstreckt sich um mehr als 180° in Umfangsrichtung. Das Ausführungsbeispiel der 10 weist eine gewölbte Klemmfläche auf.
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Wie man am besten in den 3 und 4 erkennt, sind vier in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Klemmflächen 25, 26, 27 vorgesehen, die sich paarweise (25 und 27 oder 26 und 28) gegenüber liegen. Dabei sind die Klemmflächen 25, 26, 27, 28 konisch oder tonnenförmig gewölbt, vorzugsweise aber konkav oder konvex ausgestaltet, um sich optimal an die zylindrische Außenfläche 29 des Mantelrohrs 2 anzuschmiegen.
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Die Erfindung stellt also eine verbesserte und steifere Lenksäule zur Verfügung bei der die Klemmenflächen 25, 26, 27, 28 des Klemmabschnitts 6 gleichmäßiger an der Außenflächen 29 des Mantelrohr 2 anliegen, wenn die Fixiereinrichtung 11 den Klemmabschnitt 6 der Manteleinheit 1 zuspannt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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